ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Γ Τάξη ΤΟΜΕΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΠΑ.Λ.

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ Κωνσταντοπούλου Μ., Ξεφτεράκης Ν., Παπαδέας Μ., Χρυσοστόμου Γ. ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Γ Τάξη ΤΟΜΕΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΠΑ.Λ. ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΑΘΗΤΗ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ & ΕΚΔΟΣΕΩΝ «ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ»

ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ Πρόεδρος: Γκλαβάς Σωτήριος ΓΡΑΦΕΙΟ ΕΡΕΥΝΑΣ, ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ Β Προϊστάμενος: Μάραντος Παύλος Επιστημονικά Υπεύθυνος: Δρ. Τσαπέλας Θεοδόσιος, Σύμβουλος Β Πληροφορικής ΙΕΠ ΣΥΓΓΡΑΦΙΚΗ ΟΜΑΔΑ: Κωνσταντοπούλου Μαρία-Δήμητρα, Εκπαιδευτικός Πληροφορικής Ξεφτεράκης Νικόλαος, Εκπαιδευτικός Πληροφορικής Παπαδέας Μιχαήλ, Εκπαιδευτικός Πληροφορικής Χρυσοστόμου Γεώργιος, Εκπαιδευτικός Πληροφορικής ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ - ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ ΟΜΑΔΑΣ: Κωτσάκης Σταύρος, Σχολικός Σύμβουλος Πληροφορικής ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΚΡΙΣΗΣ: Αποστολάκης Ιωάννης, Εκπαιδευτικός Πληροφορικής Μπόγρης Αντώνιος, Αναπληρωτής Καθηγητής Τ.Ε.Ι. Αθηνών Μωράκης Διονύσιος, Εκπαιδευτικός Πληροφορικής ΦΙΛΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Μπουμπάρης Νικόλαος, Εκπαιδευτικός Φιλόλογος Χρηστάκου Ζηνοβία, Εκπαιδευτικός Φιλόλογος ΠΡΟΕΚΤΥΠΩΤΙΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ: ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΚΔΟΣΕΩΝ/Ι.Τ.Υ.Ε. «ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ» [ 1 ]

Περιεχόμενα Πρόλογος... 6 Κεφάλαιο 1ο... 7 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗΣ ΔΙΚΤΥΩΝ... 7 Εισαγωγή... 7 Διδακτικοί Στόχοι... 7 Διδακτικές Ενότητες... 7 1.1 Ορισμός δικτύου... 7 1.2 Επίπεδα μοντέλου αναφοράς OSI (ISO), επίπεδα μοντέλου TCP/IP (DARPA) και η αντιστοιχία τους... 8 1.2.1 Το μοντέλο αναφοράς για τη Διασύνδεση Ανοικτών Συστημάτων (OSI)... 9 1.2.2 Το μοντέλο δικτύωσης TCP/IP... 12 1.3 Ενθυλάκωση... 16 Ερωτήσεις - Ασκήσεις Κεφαλαίου... 19 Βιβλιογραφία... 20 Κεφάλαιο 2ο... 21 ΤΟΠΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ - ΕΠΙΠΕΔΟ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ ΔΙΚΤΥΟΥ (TCP/IP)... 21 Εισαγωγή... 21 Διδακτικοί Στόχοι... 21 Διδακτικές Ενότητες... 21 2.1 Φυσικό επίπεδο - Επίπεδο Σύνδεσης (ζεύξης) Δεδομένων (μοντέλο OSI)... 21 2.2 Η πρόσβαση στο μέσο... 23 2.2.1 Έλεγχος Λογικής Σύνδεσης (LLC - IEEE 802.2)... 24 2.2.2 Πρωτόκολλο CSMA/CD (IEEE802.3)... 25 2.3 Μετάδοση Βασικής και Ευρείας ζώνης... 27 2.4 Δίκτυα ETHERNET (10/100/1000Mbps)... 29 2.4.1 Τα φυσικά μέσα κωδικοποίηση... 31 2.4.2 Διευθύνσεις Ελέγχου πρόσβασης στο Μέσο (MAC) - Δομή πλαισίου Ethernet - Πλαίσια Ethernet μεγάλου μεγέθους (Jumbo frames)... 42 2.4.3 Αυτόματη διαπραγμάτευση, Τύποι σύνδεσης Auto MDI/MDI-X... 48 2.5 Ασύρματα Δίκτυα... 50 2.5.1 Τοπολογία Ασύρματου δικτύου Ad-Hoc... 53 2.5.2 Τοπολογία Ασύρματου δικτύου υποδομής (Infrastructure)... 54 2.6 Τεχνολογία Ασύγχρονου Τρόπου Μεταφοράς Δεδομένων (Asynchronous Transfer Mode, ATM)... 55 2.7 Πρωτόκολλο Σύνδεσης Σημείου προς Σημείο (PPP)... 58 Ερωτήσεις - Ασκήσεις Κεφαλαίου... 61 Βιβλιογραφία... 63 Κεφάλαιο 3ο... 65 ΕΠΙΠΕΔΟ ΔΙΚΤΥΟΥ ΔΙΑΔΙΚΤΥΩΣΗ... 65 Εισαγωγή... 65 Διδακτικοί Στόχοι... 65 Διδακτικές Ενότητες... 65 3.1 Διευθυνσιοδότηση Internet Protocol έκδοση 4 (IPv4)... 66 3.1.1 Διευθύνσεις IPv4... 67 3.1.2 Κλάσεις (τάξεις) δικτύων - διευθύνσεων... 70 3.1.3 Σπατάλη διευθύνσεων IP... 72 [ 2 ]

3.1.4 Μάσκα δικτύου... 73 3.1.5 Ειδικές διευθύνσεις... 74 3.1.6 Υποδικτύωση... 75 3.1.7 Αταξική δρομολόγηση (CIDR), υπερδικτύωση και μάσκες μεταβλητού μήκους... 80 3.2 Το αυτοδύναμο πακέτο IP (datagram) Δομή πακέτου... 81 3.3 Πρωτόκολλα ανεύρεσης και απόδοσης διευθύνσεων, Address Resolution Protocol (ARP) και Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)... 87 3.3.1 Χρήση BOOTP από σταθμό χωρίς δίσκο... 91 3.3.2 Το πρωτόκολλο δυναμικής διευθέτησης υπολογιστή DHCP... 92 3.4 Διευθύνσεις IP και Ονοματολογία... 94 3.5 Διευθυνσιοδότηση IPv6... 96 3.5.1 Τρόπος γραφής διεύθυνσης IPv6... 97 3.5.2 Ειδικές διευθύνσεις IPv6... 100 3.6 Δρομολόγηση... 100 3.6.1 Άμεση/Έμμεση... 102 3.6.2 Πίνακας δρομολόγησης... 104 3.7 Πρωτόκολλα Δρομολόγησης... 106 Ερωτήσεις - Ασκήσεις Κεφαλαίου... 110 Βιβλιογραφία... 116 Κεφάλαιο 4ο... 117 ΕΠΙΠΕΔΟ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ... 117 Εισαγωγή... 117 Διδακτικοί Στόχοι... 117 Διδακτικές Ενότητες... 117 4.1 Πρωτόκολλα προσανατολισμένα στη σύνδεση χωρίς σύνδεση... 117 4.1.1 Πρωτόκολλο TCP - Δομή πακέτου... 119 4.1.2 Πρωτόκολλο UDP - Δομή πακέτου... 122 4.2 Υποδοχές (sockets)... 123 4.3 Συνδέσεις TCP - Έναρξη/τερματισμός σύνδεσης... 125 Ερωτήσεις - Ασκήσεις Κεφαλαίου... 129 Βιβλιογραφία... 135 Κεφάλαιο 5ο... 136 ΕΠΕΚΤΕΙΝΟΝΤΑΣ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ - ΔΙΚΤΥΑ ΕΥΡΕΙΑΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ... 136 Εισαγωγή... 136 Διδακτικοί Στόχοι... 136 Διδακτικές Ενότητες... 136 5. Εισαγωγή στα Δίκτυα Ευρείας περιοχής... 136 5.1 Εγκατεστημένο Τηλεφωνικό Δίκτυο... 137 5.1.1 Επιλεγόμενες Τηλεφωνικές Γραμμές... 138 5.1.2 Μισθωμένες γραμμές... 139 5.1.3 Ψηφιακό Δίκτυο Ενοποιημένων Υπηρεσιών (ISDN)... 141 5.1.4 Τεχνολογίες Ψηφιακής Συνδρομητικής Γραμμής (xdsl)... 144 5.1.4.1 Συσκευές τερματισμού δικτύου DSL Modem/DSLAM... 148 5.1.4.2 Τοπολογία - Εξοπλισμός... 150 5.1.4.3 Το ντεσιμπέλ (db), Λόγος Σήματος προς Θόρυβο (SNR), Εξασθένηση... 152 5.1.4.4 Άλλες παράμετροι γραμμών... 156 5.2 Τεχνολογίες FTTH και Metro Ethernet... 156 5.3 Ασύρματες ζεύξεις... 159 5.3.1 Δορυφορικές ζεύξεις... 162 [ 3 ]

Ερωτήσεις - Ασκήσεις Κεφαλαίου... 167 Βιβλιογραφία... 169 Κεφάλαιο 6ο... 170 ΕΠΙΠΕΔΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ... 170 Εισαγωγή... 170 Διδακτικοί Στόχοι... 170 Διδακτικές Ενότητες... 170 6.1 Σύστημα Ονοματολογίας DNS... 170 6.1.1 Χώρος ονομάτων του DNS... 171 6.1.2 Οργάνωση DNS... 173 6.2 Υπηρεσίες Διαδικτύου... 175 6.2.1 Υπηρεσία ηλεκτρονικού ταχυδρομείου E-mail (POP3 - IMAP/SMTP)... 177 6.2.2 Υπηρεσία μεταφοράς αρχείων (FTP, TFTP)... 180 6.2.3 Υπηρεσία παγκόσμιου ιστού WWW... 182 6.2.4 Υπηρεσία απομακρυσμένης διαχείρισης (TELNET)... 184 6.2.5 Υπηρεσία τηλεφωνίας μέσω Διαδικτύου (VoIP/SIP)... 185 6.2.6 Άλλες εφαρμογές και χρήσεις... 190 Ερωτήσεις - Ασκήσεις Κεφαλαίου... 192 Βιβλιογραφία... 192 Κεφάλαιο 7ο... 194 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΔΙΚΤΥΟΥ... 194 Εισαγωγή... 194 Διδακτικοί Στόχοι... 194 Διδακτικές Ενότητες... 194 7.1 Η αναγκαιότητα της Διαχείρισης Δικτύου... 194 7.2 Περιοχές/τομείς διαχείρισης δικτύου στο μοντέλο OSI... 195 7.2.1 Παραμετροποίηση... 195 7.2.2 Διαχείριση Σφαλμάτων... 196 7.2.3 Διαχείριση Επιδόσεων... 197 7.2.4 Διαχείριση Κόστους... 198 7.2.5 Διαχείριση Ασφάλειας... 198 7.3 Πρότυπα Διαχείρισης... 200 7.3.1 Βασικά συστατικά συστήματος διαχείρισης (MS - MIB - AGENT)... 200 7.3.2 Πρωτόκολλο SNMP... 201 7.3.3 Πρωτόκολλο CMIP... 204 7.3.4 Έλεγχος και παρατήρηση δικτύου με χρήση NMS... 205 Ερωτήσεις Ασκήσεις Κεφαλαίου... 208 Βιβλιογραφία... 209 Κεφάλαιο 8ο... 210 ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ... 210 Εισαγωγή... 210 Διδακτικοί Στόχοι... 210 Διδακτικές Ενότητες... 210 8.1 Βασικές έννοιες Ασφάλειας δεδομένων... 210 8.2 Εμπιστευτικότητα - ακεραιότητα - διαθεσιμότητα - αυθεντικότητα εγκυρότητα.. 212 8.2.1 Έλεγχος ακεραιότητας - συναρτήσεις κατακερματισμού - σύνοψη μηνύματος. 214 8.2.2 Συμμετρική κρυπτογράφηση... 216 8.2.3 Κρυπτογράφηση Δημόσιου/Ιδιωτικού κλειδιού... 219 [ 4 ]

8.2.4 Ψηφιακές υπογραφές πιστοποιητικά... 222 8.3 Αδυναμίες κίνδυνοι... 225 8.3.1 Παραβίαση ασφάλειας... 226 8.4 Μέθοδοι και Τεχνικές προστασίας... 227 8.4.1 Αντίγραφα ασφαλείας... 228 8.4.2 Τείχος προστασίας (Firewall)... 228 8.4.3 Σύστημα εντοπισμού εισβολέων IDS... 229 8.4.4 Σύστημα Διαχείρισης Ασφάλειας Πληροφοριών... 230 Ερωτήσεις Ασκήσεις Κεφαλαίου... 231 Βιβλιογραφία... 248 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ... 249 Π.1 Πρωτόκολλα Token Bus/Ring... 249 Π.2 Προϋπολογισμός ζεύξης (Link Budget)... 255 Π.3 Διαμόρφωση Διακριτής Πολυτονίας (DMT)... 258 Π.4 Πρότυπο Συστήματος Διαχείρισης Ασφάλειας Πληροφοριών (ΣΔΑΠ) ISO27001.. 259 Π.5 Η ανατομία μιας SIP κλήσης... 260 Π.6 Λογισμικό, υλικό, υπηρεσίες και εφαρμογές Δορυφορικού Δικτύου... 261 Ορολογία και Ακρωνύμια... 262 [ 5 ]

Πρόλογος Οι παρούσες σημειώσεις καλύπτουν σε σημαντικό βαθμό θέματα που άπτονται της τεχνολογίας των δικτύων υπολογιστών. Ο τρόπος παρουσίασης των σχετικών πληροφοριών βασίζεται στην ιστορική εξέλιξη της διασύνδεσης των δικτύων ευρείας περιοχής, όπως προέκυψε ως ανάγκη για το διαμοιρασμό πόρων και τελικά χρησιμοποιείται στη σημερινή δομή του Διαδικτύου. Η ανάγκη αυτή και το γενικό πρόβλημα της διασύνδεσης οδηγούν σε μια λογική διαίρεση σε ανεξάρτητα αλληλοτροφοδοτούμενα επίπεδα, γνωστά και ως μοντέλα TCP/IP και OSI. Η αλληλουχία των ενοτήτων δομείται με βασικό κορμό τη διαστρωμάτωση των μοντέλων αυτών καλύπτοντας τα βασικά θέματα της τεχνολογίας δικτύων που αντιμετωπίζονται σε κάθε επίπεδο. Αντίστοιχα τα περιεχόμενα των ενοτήτων πραγματεύονται τεχνολογικά προβλήματα που αντιμετωπίστηκαν κατά την εξελικτική πορεία των δικτύων σε τοπικό και ευρύτερο επίπεδο, επιτρέποντας την προσέγγιση κάθε θεματικής ενότητας με διάφορες διδακτικές μεθόδους. Στόχος είναι να δοθεί μια βασική και ολοκληρωμένη εικόνα στο μαθητή για τη δομή και λειτουργία των δικτύων έτσι ώστε να τον προετοιμάσει επαγγελματικά, συνδέοντας το γνωστικό αντικείμενο με την αγορά εργασίας, καθώς και με τις εξελίξεις στις σύγχρονες τεχνολογίες επικοινωνιών. Οι ενότητες καλύπτουν το θεωρητικό μέρος του κάθε επιπέδου και προτείνονται θεωρητικές και εργαστηριακές δραστηριότητες, που μπορεί ο εκπαιδευτικός να υλοποιήσει στα πλαίσια του μαθήματος. Αυτές οι δραστηριότητες μπορούν να αποτελέσουν έναυσμα για μελέτη βαθύτερων εννοιών και υλοποίηση πραγματικών σεναρίων στα ζητήματα λειτουργίας των δικτύων υπολογιστών, όσο εξελίσσεται η διερευνητική διαδικασία. Από τους Συγγραφείς [ 6 ]

Κεφάλαιο 1ο ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗΣ ΔΙΚΤΥΩΝ Εισαγωγή Τα προϊόντα της σύγχρονης τεχνολογίας, ολοένα και περισσότερο ενσωματώνουν λειτουργίες που απαιτούν την αλληλοσύνδεσή τους. Η χρήση υπολογιστικών συστημάτων, ακόμη και σε συγκαλυμμένη μορφή, όπως έξυπνες συσκευές, έχει γενικευθεί και προσφέρει πολλές δυνατότητες διασύνδεσης. Ταυτόχρονα εξαρτάται από τις δυνατότητες διασύνδεσης των συσκευών. Ακόμη, η χρήση του Διαδικτύου έχει εισχωρήσει σε μεγάλο βαθμό στην καθημερινότητα των ατόμων. Η κατανόηση των αρχών λειτουργίας των δικτύων αποτελεί θεμελιώδη γνώση για την ενασχόληση, ιδιαίτερα, με αντικείμενα του χώρου της πληροφορικής. Διδακτικοί Στόχοι Με την ολοκλήρωση του 1 ου κεφαλαίου οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να: διακρίνουν τη διαστρωματωμένη αρχιτεκτονική ενός Δικτύου Υπολογιστών και να περιγράφουν συνοπτικά τη λειτουργία κάθε επιπέδου κατατάσσουν κάθε υλικό ή λογισμικό του δικτύου στο αντίστοιχο επίπεδο στο οποίο λειτουργούν διατυπώνουν την έννοια της ενθυλάκωσης Διδακτικές Ενότητες 1.1 Ορισμός δικτύου. 1.2 Επίπεδα μοντέλου αναφοράς OSI (ISO), επίπεδα μοντέλου TCP/IP (DARPA) και η αντιστοιχία τους. 1.3 Ενθυλάκωση. 1.1 Ορισμός δικτύου δίκτυο το [δíktio] Ο40 : 1. πολύπλοκο συνήθ. σύμπλεγμα από γραμμές ή αγωγούς που διασταυρώνονται με τρόπο που μοιάζει με δίχτυ: Συγκοινωνιακό ~ / οδικό, σιδηροδρομικό, ακτοπλοϊκό, αεροπορικό ~, το σύνολο των δρόμων, των σιδηροδρομικών γραμμών και των θαλάσσιων και εναέριων οδών που συνδέουν τους διάφορους τόπους μεταξύ τους. ~ ύδρευσης / αρδευτικό / αποχετευτικό / ηλεκτρικό / τηλεφωνικό ~, το σύνολο των σωληνώσεων και των αγωγών που ξεκινούν από μια κεντρική μονάδα και με διακλαδώσεις φτάνουν στους καταναλωτές. Ραδιοφωνικό / τηλεοπτικό ~, σύστημα από ραδιοφωνικούς ή τηλεοπτικούς σταθμούς που συνδέονται μεταξύ τους, ώστε να εκπέμπουν ταυτόχρονα το ίδιο πρόγραμμα. (πληροφ.) ~ (ηλεκτρονικών υπολογιστών), τρόπος Εικόνα 1.1.α: Δίκτυ(ο) σύνδεσης υπολογιστών, ώστε να επικοινωνούν μεταξύ τους. (πληροφ.) το ίντερνετ. 2. σύνολο από [ 7 ]

πρόσωπα ή από επιχειρήσεις που συνεργάζονται με μια σχέση αλληλεξάρτησης: H επιχείρησή μας έχει ~ εμπορικών αντιπροσώπων. Εμπορικό ~. σύνολο από πρόσωπα με μεγάλες διασυνδέσεις, που δρουν παράνομα ή μυστικά: Εξαρθρώθηκε ~ κακοποιών / εμπόρων ναρκωτικών / κατασκόπων. [Λεξικό Τριανταφυλλίδη] [λόγ. < αρχ. δίκτυον (δες στο δίχτυ) σημδ. γαλλ. réseau & αγγλ. net] Πηγή: http://www.greeklanguage.gr/greeklang/modern_greek/tools/lexica/search.html?lq=δίκτυο&dq= Συνεπώς, ένα δίκτυο οποιουδήποτε τύπου απαρτίζεται από δυο βασικά δομικά στοιχεία, τους κόμβους και τις γραμμές που ενώνουν τους κόμβους και προσδιορίζεται από το είδος τους. Έτσι όταν οι κόμβοι είναι υπολογιστές και οι γραμμές είναι φυσικά μέσα μετάδοσης όπως καλώδια, χαρακτηρίζεται ως δίκτυο υπολογιστών. Με τον όρο υπολογιστής εννοείται κάθε ψηφιακός ηλεκτρονικός υπολογιστής Εικόνα 1.1.β: Τοπολογίες δικτύων γενικής χρήσης, περιφερειακή συσκευή υπολογιστή ή συσκευή διακίνησης δεδομένων / πληροφοριών η οποία έχει τη δυνατότητα διασύνδεσης σε δίκτυο. Γενικά ένα δίκτυο υπολογιστών ή τηλεπληροφορικής είναι ένα σύστημα επικοινωνιών το οποίο διαθέτει συσκευές τηλεπικοινωνιών, τηλεπικοινωνιακούς κόμβους καθώς και φυσικά μέσα διέλευσης της πληροφορίας. Η μορφή σύνδεσης μεταξύ των κόμβων ενός δικτύου ονομάζεται τοπολογία δικτύου. Σε ένα δίκτυο τηλεπληροφορικής συναντάμε αυστηρούς κανόνες και πρότυπα που διέπουν το τηλεπικοινωνιακό τμήμα και την υλοποίηση του υλικού μέρους καθώς επίσης και κανόνες συνομιλίας μεταξύ των υπολογιστών οι οποίοι ονομάζονται πρωτόκολλα επικοινωνίας. Πρωτόκολλο επικοινωνίας είναι ένα σύνολο κανόνων, που έχουν συμφωνηθεί από τα δυο επικοινωνούντα μέρη και εξυπηρετούν τη μεταξύ τους ανταλλαγή πληροφοριών.. 1.2 Επίπεδα μοντέλου αναφοράς OSI (ISO), επίπεδα μοντέλου TCP/IP (DARPA) και η αντιστοιχία τους Η δικτύωση, από το μέσο μετάδοσης (καλώδιο) και την δικτυακή διασύνδεση μέχρι το πρόγραμμα-εφαρμογή, είναι μια αρκετά πολύπλοκη διαδικασία. Για την υλοποίηση μιας δικτυακής εφαρμογής η οποία παρέχεται από έναν υπολογιστή σε έναν άλλον, ξεκινώντας από το μηδέν, πρέπει να επινοηθεί ένας τρόπος αναπαράστασης των δεδομένων/πληροφοριών με τη μορφή, συνήθως, ηλεκτρικών ή οπτικών σημάτων, να κατασκευαστούν ιδιαίτερες δικτυακές διασυνδέσεις και καλώδια, τα οποία θα συνδέσουν τους υπολογιστές μεταξύ τους [ 8 ]

να επινοηθεί και να υλοποιηθεί ο τρόπος εύρεσης μιας διαδρομής μέσω της οποίας θα ταξιδέψουν οι πληροφορίες μέχρι τον τελικό προορισμό και να αποκατασταθεί η επικοινωνία από άκρο σε άκρο. Έτσι, το έργο της δικτύωσης διασπάστηκε σε επιμέρους λειτουργίες οι οποίες μπορούν να υλοποιηθούν ανεξάρτητα, παρέχοντας και εναλλακτικές επιλογές ανάλογα με τις ανάγκες. Με τη στρωματοποιημένη αρχιτεκτονική πετυχαίνουμε Διαχωρισμό του προβλήματος της επικοινωνίας σε μικρότερα και πιο εύκολα διαχειρίσιμα προβλήματα Εύκολη προσθήκη, αλλαγή ή βελτίωση υπηρεσιών, αφού οι απαιτούμενες αλλαγές περιορίζονται σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο. Ο στόχος είναι η απόκρυψη των λεπτομερειών του υλικού του δικτύου δίνοντας τη δυνατότητα στους υπολογιστές και στις εφαρμογές τους να επικοινωνούν μεταξύ τους ανεξάρτητα από τις φυσικές δικτυακές τους συνδέσεις. Έτσι διαμορφώθηκε το μοντέλο αναφοράς (Reference Model) για τη Διασύνδεση Ανοικτών Συστημάτων (Open Systems Interconnection - OSI) από τον Διεθνή Οργανισμό Τυποποίησης (International Organization for Standardization - ISO) που προδιαγράφει επτά (7) στρώματα-επίπεδα (seven layers) τα οποία υλοποιούν συγκεκριμένες λειτουργίες ώστε να είναι εφικτή η διασύνδεση διαφορετικών υπολογιστικών συστημάτων εφόσον στα αντίστοιχα επίπεδα χρησιμοποιούν συμβατές ή ίδιες τεχνικές και κανόνες (πρωτόκολλα). Ένα υπολογιστικό σύστημα είναι ένας υπολογιστής (πολλές φορές και ομάδα υπολογιστών) με το συνοδευτικό λογισμικό, τις περιφερειακές συσκευές και τα μέσα επικοινωνίας ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτόνομα για την επεξεργασία και διακίνηση πληροφοριών. Όταν το σύστημα αυτό, για την επικοινωνία του με άλλα συστήματα, χρησιμοποιεί πρότυπα και πρωτόκολλα διεθνών οργανισμών όπως ISO/IEC, IEEE, ITU(πρώην CCITT) κ.λπ. και όχι ιδιόκτητα πρότυπα εταιρειών, τότε χαρακτηρίζεται ανοιχτό σύστημα Αρχιτεκτονική δικτύου είναι τα διάφορα τμήματα υλικού και λογισμικού από τα οποία είναι κατασκευασμένο, ο ρόλος που παίζουν στην επικοινωνία, η μεταξύ τους σχέση - οι διεπαφές και τα πρωτόκολλα που ακολουθούνται. 1.2.1 Το μοντέλο αναφοράς για τη Διασύνδεση Ανοικτών Συστημάτων (OSI) Τα επτά (7) επίπεδα του μοντέλου αναφοράς για τη Διασύνδεση Ανοικτών Συστημάτων, ξεκινώντας από το χαμηλότερο 1ο το οποίο είναι το φυσικό και προς το ανώτερο, έχουν ως εξής: 1. Το Φυσικό Επίπεδο ή στρώμα (Physical layer) ασχολείται με τη μετάδοση των bit (1 0) που απαρτίζουν την ομαδοποιημένη πληροφορία (πλαίσιο δεδομένων), μέσω του φυσικού μέσου το οποίο μπορεί να είναι καλώδιο, οπτική ίνα ή ασύρματη ζεύξη. Τα bit κωδικοποιούνται ως ηλεκτρικά, οπτικά ή ηλεκτρομαγνητικά σήματα. Ασχολείται επίσης με τα ηλεκτρικά, μηχανικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των διεπαφών (interfaces), το είδος και τα χαρακτηριστικά του φυσικού μέσου, τον τύπο του συνδετήρα (connector), ποιο σήμα αναπαριστά το 1 και ποιο το 0 καθώς και με το συγχρονισμό των συσκευών. Γενικά μιλώντας, αναφέρεται σε χειροπιαστά-φυσικά πράγματα. [ 9 ]

Εικόνα 1.2.1.α: Το μοντέλο αναφοράς για τη Διασύνδεση Ανοικτών Συστημάτων (OSI) 2. Το Επίπεδο Ζεύξης ή Σύνδεσης Δεδομένων (Data Link layer) παρέχει τη φυσική διευθυνσιοδότηση (MAC Addresses) και είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο του μέσου μετάδοσης και του πότε μπορούν να εκπεμφθούν δεδομένα σε αυτό. Η λειτουργία αυτή παρέχεται από το υποεπίπεδο Ελέγxου Πρόσβασης στο Μέσο (Media Access Control).Το υποεπίπεδο Λογικού Ελέγχου της Ζεύξης (Logical Link Control) εξασφαλίζει την αξιόπιστη επικοινωνία μεταξύ δυο άμεσα συνδεδεμένων γειτονικών κόμβων (βρίσκονται στο ίδιο φυσικό/τοπικό δίκτυο). Εκτελεί βασικές λειτουργίες ανίχνευσης/διόρθωσης σφαλμάτων, ελέγχου ροής των πληροφοριών και συγχρονισμού πλαισίων. Η ομάδα των bit που συνθέτουν την μονάδα πληροφορίας αυτού του επιπέδου ονομάζεται πλαίσιο (frame). Η αρχή και το τέλος του πλαισίου σηματοδοτούνται κατάλληλα ώστε να μπορεί να συγχρονιστεί ο άλλος κόμβος. 3. Το επίπεδο Δικτύου (Network layer) παρέχει τη λογική διευθυνσιοδότηση με ενιαίο και μοναδικό τρόπο για όλη την έκταση των διασυνδεμένων μεταξύ τους δικτύων. Φροντίζει ώστε πακέτα διαφόρων μεγεθών να μπορούν να παραδοθούν από τον αποστολέα στον τελικό κόμβο του παραλήπτη διασχίζοντας όλους τους ενδιάμεσους κόμβους και δίκτυα, που ενδεχομένως μεσολαβούν μέχρι τον τελικό προορισμό. Έργο του είναι η εύρεση της κατάλληλης διαδρομής και παράδοση του πακέτου δεδομένων στον τελικό κόμβο η οποία χαρακτηρίζεται ως δρομολόγηση (routing). Στην προσπάθεια αυτή το πακέτο μπορεί να χρειαστεί να διασπαστεί σε διάφορα τμήματα τα οποία μπορεί να φτάσουν από άλλες διαδρομές και με διαφορετική σειρά, όμως το επίπεδο δικτύου θα τα επανασυνθέσει και θα [ 10 ]

αναφέρει οποιαδήποτε προβλήματα παράδοσης προκύψουν. Το επίπεδο δικτύου στο μοντέλο OSI παρέχει υπηρεσίες με σύνδεση και χωρίς σύνδεση. 4. Το επίπεδο Μεταφοράς (Transport layer) παρέχει όλες τις λειτουργίες και τα μέσα που απαιτούνται ώστε να επιτευχθεί μια από άκρο σε άκρο επικοινωνία μεταξύ προγραμμάτων ή διεργασιών, εξασφαλίζοντας το επιθυμητό επίπεδο ποιότητας υπηρεσίας (quality of service, QoS). Η ποιότητα της υπηρεσίας περιλαμβάνει τις απαιτήσεις για την καθυστέρηση αποκατάστασης επικοινωνίας, την πιθανότητα απώλειας της σύνδεσης, τον επιτυγχανόμενο ρυθμό διακίνηση (throughput), το βαθμό προτεραιότητας και την ασφάλεια. Το επίπεδο μεταφοράς, στο OSI παρέχει υπηρεσίες προσανατολισμένες σε σύνδεση (connection oriented) και υπηρεσίες χωρίς σύνδεση (connectionless). Οι υπηρεσίες με σύνδεση βασίζονται σε λογικές συνδέσεις οι οποίες αποκαθίστανται, διατηρούνται μεταφέροντας δεδομένα και τερματίζονται. Σε αυτές τις συνδέσεις παρέχεται αξιοπιστία στην επικοινωνία με τον έλεγχο ροής, τον τεμαχισμό, την αρίθμηση και την επανασύνθεση των μηνυμάτων με τη σωστή σειρά και τον έλεγχο/διόρθωση των σφαλμάτων. Το επίπεδο αυτό έχει να διαχειριστεί τις επιβεβαιώσεις λήψης των πακέτων, τις επανεκπομπές, τους χρονιστές αναμονής και μετρητές προσπαθειών και το σημαντικότερο να τα κρύψει όλα αυτά από τα ανώτερα στρώματα. Είναι το χαμηλότερο επίπεδο που παρέχει από άκρο σε άκρο επικοινωνία και είναι υπό τον έλεγχο του χρήστη. 5. Το επίπεδο Συνόδου (Session layer) παρέχει τα αναγκαία μέσα για την οργάνωση και το συγχρονισμό των διαλόγων μεταξύ των ανωτέρων επιπέδων. Επιτρέπει ή απαγορεύει την παροχή συγκεκριμένης υπηρεσίας, αποκαθιστά τη σύνδεση εάν για κάποιο λόγο διακοπεί και περιλαμβάνει λειτουργίες όπως η εξακρίβωση του χρήστη, η χρέωση κ.λπ. Η διαδικασία απομακρυσμένης εισόδου (log-in) σε έναν υπολογιστή και ο έλεγχος του συνθηματικού (password) αφορούν το επίπεδο συνόδου. Το επίπεδο αυτό είναι υπεύθυνο για τον ομαλό τερματισμό της αντίστοιχης σύνδεσης του 4ου επιπέδου. 6. Το επίπεδο Παρουσίασης (Presentation layer) ασχολείται με την αναπαράσταση της πληροφορίας που μεταφέρεται από εφαρμογή σε εφαρμογή καθώς επίσης και με τη δομή των δεδομένων. Τροποποιεί κατάλληλα τα δεδομένα ώστε να είναι κατανοητά από την εφαρμογή όποτε χρησιμοποιείται διαφορετικός κώδικας από την άλλη μεριά. Είναι δηλαδή ο μεταφραστής του δικτύου όταν αυτό απαιτείται. Στο επίπεδο αυτό γίνεται η συμπίεση των δεδομένων για καλύτερη εκμετάλλευση της χωρητικότητας του καναλιού επικοινωνίας και η κρυπτογράφηση. 7. Το επίπεδο Εφαρμογής (Application layer) είναι το ανώτερο και τελευταίο επίπεδο προς τον χρήστη και παρέχει τον τρόπο για να μπορεί μια εφαρμογή να συνομιλεί με μια άλλη. Ειδικότερα επιτρέπει την εξακρίβωση της ταυτότητας των εφαρμογών που θέλουν να επικοινωνήσουν, επιβεβαιώνει την διαθεσιμότητα των εφαρμογών και του δικαιώματος για συνομιλία. Επίσης προσδιορίζει το πρωτόκολλο στο οποίο αναφέρονται οι εφαρμογές και με βάση το οποίο διεξάγεται η συνομιλία. Για παράδειγμα στην υπηρεσία του παγκόσμιου ιστού (WEB), ο φυλλομετρητής (web browser) και ο αντίστοιχος διακομιστής (web server) είναι εφαρμογές του επιπέδου εφαρμογής και το αντίστοιχο πρωτόκολλο εφαρμογής είναι το HTTP. Το μοντέλο αναφοράς διασύνδεσης ανοιχτών συστημάτων (OSI) αποτελεί μια πρόταση του ISO προς τους κατασκευαστές υλικού και λογισμικού δικτύων, χωρίς να είναι δεσμευτική. Ο βαθμός υλοποίησής του επαφίεται σε αυτούς. [ 11 ]

Στο μοντέλο της διαστρωματωμένης αρχιτεκτονικής ενός δικτύου, το κάθε επίπεδο Ν συνομιλεί με το αντίστοιχο ομότιμό του στην απέναντι πλευρά, χρησιμοποιώντας ένα πρωτόκολλο του ίδιου επιπέδου το οποίο καθορίζει τη συμπεριφορά και τους διαλόγους μεταξύ τους. Η λειτουργία αυτή όμως, εκτελείται έμμεσα καθώς κάθε επίπεδο έχει δυνατότητα άμεσης επικοινωνίας μόνο με τα γειτονικά του, το ανώτερο (επίπεδο Ν+1) απ αυτό και το κατώτερο (επίπεδο Ν-1) το οποίο βρίσκεται χαμηλότερά του. Ο μηχανισμός επικοινωνίας μεταξύ γειτονικών επιπέδων χαρακτηρίζεται ως διεπαφή (interface). Κάθε επίπεδο παρέχει υπηρεσία στο ανώτερό του. Εικόνα 1.2.1.β: Διαστρωματωμένη αρχιτεκτονική, διεπαφές και ομότιμα επίπεδα Πριν την πρόταση του μοντέλου OSI, η δικτύωση ήταν μια υπόθεση που υποστηριζόταν είτε από κυβερνητικούς οργανισμούς (όπως το αμερικανικό ARPANET) είτε από ιδιόκτητες τεχνολογίες εταιρειών (όπως το SNA της IBM ή το DECnet της Digital Equipment Corporation) με αποτέλεσμα να μη μπορούν να επικοινωνήσουν συστήματα διαφορετικών κατασκευαστών μεταξύ τους. Το μοντέλο OSI αποτέλεσε την πρώτη προσπάθεια της βιομηχανίας υπολογιστών να συμφωνήσει σε κοινά πρότυπα δικτύωσης τη δεκαετία του 70 (1978) καταλήγοντας στη δημοσίευση του προτύπου το 1984. Το πρότυπο είναι το EN ISO/IEC 7498 ή ITU-T Recommendation X.200 1.2.2 Το μοντέλο δικτύωσης TCP/IP Το δίκτυο ARPANET ήταν ένα δίκτυο μεταγωγής πακέτων που χρηματοδοτήθηκε από το υπουργείο άμυνας των Η.Π.Α. στα τέλη της δεκαετίας του '60. Από την αρχή κύριος στόχος του ήταν η δυνατότητα να συνδέονται μαζί πολλαπλά διαφορετικά συστήματα και δίκτυα με διαφανή τρόπο. Έμφαση επίσης δόθηκε στη δυνατότητα του δικτύου να παραμένει λειτουργικό ακόμη κι αν μεγάλα τμήματά του έβγαιναν εκτός λειτουργίας. Το 1983 [ 12 ]

χρησιμοποίησε τα πρωτόκολλα TCP/IP ως βασικά και σταδιακά εξελίχθηκε στο γνωστό μας Internet. Χρησιμοποίησε διαστρωματωμένη αρχιτεκτονική καθορίζοντας μόνο τέσσερα (4) επίπεδαστρώματα περιγράφοντας με λεπτομέρεια και αναπτύσσοντας πρωτόκολλα για τα τρία ανώτερα, τα οποία ονομάζει Εφαρμογής (αντιστοιχεί στα Εφαρμογής, Παρουσίασης και Συνόδου του OSI), Μεταφοράς (αντιστοιχεί στο Μεταφοράς του OSI), Διαδικτύου (αντιστοιχεί στο Δικτύου του OSI) και Ζεύξης ή πρόσβασης δικτύου ή διεπαφή δικτύου. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η προαναφερθείσα αντιστοίχιση των επίπεδων του TCP/IP με αυτά του μοντέλου OSI ισχύει σε γενικές γραμμές και όχι απολύτως. Κάτω από το επίπεδο διαδικτύου δεν προκαθορίζει κάτι παρά μόνο υποδεικνύει ότι θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί κάποιο πρωτόκολλο, ώστε ο υπολογιστής να μπορεί να στέλνει πακέτα IP στο δίκτυο. Επειδή τα σημαντικότερα πρωτόκολλα είναι το TCP στο επίπεδο Μεταφοράς και το IP στο επίπεδο διαδικτύου, το μοντέλο ονομάστηκε TCP/IP και περιγράφεται στο έγγραφο RFC1122 και RFC1123. Μερικές φορές αναφέρεται και ως μοντέλο DoD (Department of Defence). RFC (Request For Comments) είναι έγγραφα του IETF (Internet Engineering Task Force) που περιγράφουν (συνήθως προτείνουν) μεθόδους, συμπεριφορές, αποτελέσματα έρευνας ή καινοτομίες με εφαρμογή στο Διαδίκτυο και στα διασυνδεδεμένα με αυτό συστήματα. Τα περισσότερα υιοθετούνται ως πρότυπα και τυποποιήσεις του Διαδικτύου. Παρότι το έγγραφο RFC1122 προδιαγράφει τέσσερα (4) επίπεδα-στρώματα, στη βιβλιογραφία χρησιμοποιούνται, από τους περισσότερους ειδικούς, πέντε (4+1) στρώματα. Στη θέση του στρώματος Διεπαφής Δικτύου του TCP/IP χρησιμοποιούνται τα δύο πρώτα στρώματα όπως περιγράφονται στο μοντέλο του OSI,το επίπεδο Ζεύξης Δεδομένων και το Φυσικό. 1. Επίπεδο Πρόσβασης (Διεπαφής) Δικτύου (Network Access ή link layer). Το μοντέλο TCP/IP δεν αναφέρει πολλά για το τι συμβαίνει εδώ, εκτός από το ότι ο υπολογιστής (host) πρέπει να συνδεθεί με το δίκτυο χρησιμοποιώντας κάποιο πρωτόκολλο ώστε να μπορεί να στέλνει πακέτα IP σε αυτό. Έτσι συνηθίζεται στη θέση του να χρησιμοποιούνται τα δυο κατώτερα επίπεδα του μοντέλου OSI, το a) Φυσικό και το b) Ζεύξης Δεδομένων. 2. Επίπεδο Διαδικτύου. Ισχύει ό,τι και στο 3ο επίπεδο του OSI (Δικτύου) με τη διαφορά ότι το επίπεδο Διαδικτύου του TCP/IP παρέχει μόνο υπηρεσία χωρίς σύνδεση. Έτσι δρομολογεί ανεξάρτητα πακέτα στον προορισμό τους και η παράδοση των πακέτων στο επίπεδο Διαδικτύου δεν είναι εγγυημένα αξιόπιστη. Μπορεί να φτάσουν στον προορισμό με διαφορετική σειρά, με λάθη, ή το ίδιο πακέτο περισσότερες φορές. Είναι δουλειά των ανώτερων επιπέδων να μεριμνήσουν για αυτά τα ζητήματα. Το βασικό πρωτόκολλο αυτού του επιπέδου είναι το πρωτόκολλο Διαδικτύου (Internet Protocol) IP. 3. Επίπεδο Μεταφοράς (Transport layer). Ισχύει γενικά ό,τι και στο 4ο επίπεδο του OSI (Μεταφοράς). Tο επίπεδο μεταφοράς του TCP/IP μπορεί να παρέχει, μέσω διαφορετικών πρωτοκόλλων, υπηρεσίες προσανατολισμένες σε σύνδεση (connection oriented) ή χωρίς σύνδεση (connectionless). Οι υπηρεσίες με σύνδεση βασίζονται σε λογικές συνδέσεις οι οποίες αποκαθίστανται, διατηρούνται μεταφέροντας δεδομένα και τερματίζονται. Σε αυτές τις συνδέσεις παρέχεται [ 13 ]

αξιοπιστία στην επικοινωνία με τον έλεγχο ροής, τον τεμαχισμό, αρίθμηση και την επανασύνθεση των μηνυμάτων με τη σωστή σειρά και τον έλεγχο/διόρθωση των σφαλμάτων. Υπηρεσίες με σύνδεση παρέχει το πρωτόκολλο ελέγχου μετάδοσης (Transmission Control Protocol) TCP. Στις υπηρεσίες χωρίς σύνδεση ή ασυνδεσμικές, δεν υπάρχει η έννοια της λογικής σύνδεσης ούτε παρέχεται αξιοπιστία. Είναι όμως απλούστερες και χωρίς πολλές καθυστερήσεις. Τέτοιες υπηρεσίες παρέχει το πρωτόκολλο αυτοδύναμων πακέτων χρήστη (User Datagram Protocol) UDP. 4. Επίπεδο Εφαρμογής (Application layer). Περιλαμβάνει όλα τα πρωτόκολλα των γνωστών υπηρεσιών του Διαδικτύου όπως απομακρυσμένη σύνδεση τερματικού (TELNET), μεταφορά αρχείων (FTP), ηλεκτρονικό ταχυδρομείο (SMTP/ POP3/ IMAP), τα νεώτερα DNS για την αντιστοίχηση ονομάτων υπολογιστών με τις διευθύνσεις τους στο δίκτυο, HTTP, το πρωτόκολλο μεταφοράς ιστοσελίδων του World Wide Web και πολλά άλλα. Εικόνα 1.2.2.α: Αντιπαραβολή μοντέλων δικτύωσης OSI και TCP/IP Δραστηριότητα 1 η (Στην αίθουσα διδασκαλίας) Στην παρακάτω εικόνα 1.2.2.β φαίνεται σχηματικά το μοντέλο δικτύωσης του TCP/IP σε ένα τοπικό δίκτυο τεχνολογίας Ethernet και δίπλα υλικό και λογισμικό δικτύων σε σχετική αντιστοιχία με το επίπεδο που ανήκει. Ό,τι έχει να κάνει με σήματα, καλώδια, συνδετήρες (connectors) ανήκει σαφώς στο φυσικό επίπεδο. [ 14 ]

Η κάρτα δικτύου, επειδή είναι σύνθετο υλικό και ενσωματώνει κυκλώματα με στοιχειώδη εξυπνάδα, μπορεί να δημιουργεί και να αντιλαμβάνεται πλαίσια, λειτουργεί καλύπτοντας περισσότερο από το φυσικό επίπεδο. Μαζί με τον οδηγό της (οδηγός συσκευής) καλύπτει το φυσικό και το επίπεδο ζεύξης δεδομένων του OSI. Από εκεί και πάνω όλα υλοποιούνται με λογισμικό. Τα επίπεδα Διαδικτύου και Μεταφοράς αποτελούν μέρος του λειτουργικού συστήματος, κυρίως του πυρήνα. Όλες οι δικτυακές εφαρμογές οι οποίες χρησιμοποιούν το δίκτυο για την αποθήκευση, ανάκτηση ή διακίνηση δεδομένων όπως τα προγράμματα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, πλοήγησης ιστοτόπων, μεταφοράς αρχείων κ.λπ. ανήκουν στο επίπεδο εφαρμογής. Εικόνα 1.2.2.β: Επίπεδα TCP/IP και αντίστοιχο Υλικό - Λογισμικό Σε ένα τοπικό δίκτυο τεχνολογίας Ethernet - TCP/IP το επίπεδο πρόσβασης δικτύου περιλαμβάνει: τα καλώδια διασύνδεσης, τους συνδετήρες (connectors), υποδοχές (πρίζες δικτύου), κάρτες δικτύου, παθητικό δικτυακό εξοπλισμό όπως υλικό διαχείρισης και συγκέντρωσης καλωδίων, επαναλήπτες (repeater hubs), μεταγωγείς (switching hubs) κτλ, όχι όμως δρομολογητές (routers). Επιπλέον, και οι οδηγοί (drivers) των καρτών/ελεγκτών δικτύου εντάσσονται στο ίδιο επίπεδο, το 2ο του OSI. [ 15 ]

Προσπαθήστε να απαντήσετε στα παρακάτω ερωτήματα: Σε ποιο επίπεδο του OSI λειτουργεί η κάρτα δικτύου; Σε ποιο επίπεδο του OSI ανήκουν οι πρίζες δικτύου στις οποίες συνδέονται οι υπολογιστές; Ο Mozilla Firefox και το πρόγραμμα Skype ανήκουν στο ίδιο επίπεδο; Σε ποιο επίπεδο λειτουργεί μια ασύρματη κάρτα δικτύου; Μια κάρτα δικτύου Ethernet με υποδοχή για καλώδιο συνεστραμμένων ζευγών και μια για καλώδιο οπτικής ίνας, σε ποιο επίπεδο διαφέρουν; Αναζητήστε την ουσιαστική διαφορά ενός επαναλήπτη (repeater hub) από έναν μεταγωγέα (switching hub). 1.3 Ενθυλάκωση Όπως προαναφέρθηκε, στη διαστρωματωμένη αρχιτεκτονική ενός δικτύου, κάθε επίπεδο επικοινωνεί με το αντίστοιχο ομότιμό του, χρησιμοποιώντας ένα πρωτόκολλο του ίδιου επιπέδου. Η λειτουργία αυτή όμως, εκτελείται έμμεσα καθώς κάθε επίπεδο έχει δυνατότητα άμεσης επικοινωνίας μόνο με τα γειτονικά του, μέσω της διεπαφής τους. Έτσι κατά την αποστολή δεδομένων από τη μια εφαρμογή στην απομακρυσμένη, τα δεδομένα προωθούνται από το κάθε επίπεδο προς τα κάτω, στο αμέσως κατώτερο. Κάθε επίπεδο προσθέτει στα δεδομένα πληροφορίες ελέγχου για το αντίστοιχο, απέναντι, επίπεδο ώστε να εξασφαλίσει την επιτυχή παράδοσή τους. Οι πληροφορίες ελέγχου προστίθενται μπροστά από τα δεδομένα που πρόκειται να αποσταλούν και ονομάζονται επικεφαλίδα. Ορισμένα επίπεδα προσθέτουν πληροφορίες και στο τέλος των δεδομένων (όπως το 2ο επίπεδο του OSI) με σκοπό να εξασφαλίστει η αναγνώριση σφαλμάτων κατά τη μετάδοση στο φυσικό μέσο. Κάθε επίπεδο χειρίζεται την πληροφορία που λαμβάνει από το ανώτερό του ως δεδομένα και προσθέτει μπροστά τους τη δική του επικεφαλίδα. Η προσθήκη σαν περίβλημα των πληροφοριών ελέγχου στα δεδομένα ονομάζεται ενθυλάκωση (encapsulation). Εικόνα 1.3.α: Ενθυλάκωση [ 16 ]

Παρατηρώντας τη συγκεκριμένη διαδικασία στη διεπαφή του επιπέδου διαδικτύου με το ζεύξης δεδομένων, ένα αυτοδύναμο πακέτο του επιπέδου διαδικτύου τοποθετείται μέσα, δηλαδή ενθυλακώνεται σε ένα πλαίσιο του επιπέδου ζεύξης δεδομένων καθώς περικλείεται ανάμεσα στην επικεφαλίδα και στην ακολουθία ελέγχου του πλαισίου (Frame Check Sequence). Με απλά λόγια ένα πακέτο ανωτέρου επιπέδου τοποθετείται, ως δεδομένα, μέσα σε ένα πακέτο του αμέσως κατωτέρου επιπέδου. Οι πληροφορίες ελέγχου που προστίθενται κατά τη διαδικασία ελέγχου είναι κυρίως διευθύνσεις, χαρακτήρες ελέγχου σφαλμάτων ή άλλοι χαρακτήρες ελέγχου και συγχρονισμού. Στο φυσικό επίπεδο, οι άσοι και τα μηδενικά που απαρτίζουν το πλαίσιο, μετατρέπονται σε σήματα κατάλληλα για το φυσικό μέσο. Κατά τη λήψη των δεδομένων συμβαίνει η αντίστροφη διαδικασία. Κάθε επίπεδο, αφαιρεί τις πληροφορίες ελέγχου που αφορούν το ίδιο και προωθεί τα δεδομένα στο ανώτερό του. Στην εικόνα φαίνεται η διαδικασία της ενθυλάκωσης στο μοντέλο του TCP/IP καθώς και η ονομασία της βασικής μονάδας πληροφορίας του πρωτοκόλλου κάθε επιπέδου (Protocol Data Unit). Δραστηριότητα 2 η (Στην αίθουσα διδασκαλίας) Για να γίνει κατανοητή η διαδικασία της ενθυλάκωσης μπορούμε να δούμε το ανάλογο της αλληλογραφίας μέσω ταχυδρομείου. Τα δεδομένα είναι το μήνυμα-γράμμα που γράφουμε απευθυνόμενοι στον απομακρυσμένο παραλήπτη. Στη συνέχεια τοποθετείται μέσα σε φάκελο (ενθυλακώνεται), γράφονται σ αυτόν οι διευθύνσεις αποστολέα και παραλήπτη (επικεφαλίδα) και παραδίδεται στο ταχυδρομικό γραφείο (κατώτερο επίπεδο). Ακολούθως με διαδοχικές ενθυλακώσεις τοποθετείται σε ταχυδρομικό σάκο και παραδίδεται στο ταχυδρομικό φορτηγό για να προωθηθεί στο κεντρικό τμήμα διαλογής αλληλογραφίας. Από εκεί και πέρα ακολουθείται η αντίστροφη διαδικασία. Ένας ταχυδρομικός σάκος παραδίδεται στο τοπικό ταχυδρομικό γραφείο του παραλήπτη και ο τοπικός διανομέας αφαιρεί τον φάκελο και τον παραδίδει στον τελικό παραλήπτη. Ο τελικός παραλήπτης θα αφαιρέσει από τον φάκελο το γράμμα και θα το διαβάσει. Με βάση το παράδειγμα της αλληλογραφίας μέσω ταχυδρομείου προσπαθήστε να απαντήσετε, αιτιολογημένα, στα παρακάτω ερωτήματα: Εάν ο χρήστης ο οποίος έγραψε τα στοιχεία στο φάκελο και τον έκλεισε είναι ένα επίπεδο (Ν) στη διαστρωματωμένη αρχιτεκτονική της ταχυδρομικής υπηρεσίας, ποιο είναι το αμέσως κατώτερο επίπεδο (Ν-1); (Υπόδειξη: Το ταχυδρομικό γραφείο που παραλαμβάνει το φάκελο προς αποστολή) Το ταχυδρομικό γραμματοκιβώτιο έξω από το ταχυδρομικό γραφείο στο οποίο οι ενδιαφερόμενοι ρίχνουν τα γράμματα που θέλουν να στείλουν, σε ποιο στοιχείο ενός διαστρωματωμένου μοντέλου αντιστοιχεί; (Υπόδειξη: Διεπαφή μεταξύ δυο επιπέδων) Τι προσφέρει ο ταχυδρομικός διανομέας στον παραλήπτη; (Υπόδειξη: Υπηρεσία) [ 17 ]

Εικόνα 1.3.β: Ενθυλάκωση, το παράδειγμα του ταχυδρομείου Δραστηριότητα 2 η (Στην αίθουσα διδασκαλίας) Ένας τουρίστας από τη Θεσσαλονίκη επισκέπτεται το Παρίσι για δει τα εκθέματα του Μουσείου του Λούβρου. Για το σκοπό αυτό επισκέφτηκε αρχικά ένα τουριστικό γραφείο το οποίο σχεδίασε την εκδρομή-διαδρομή του. Μεταφέρθηκε με μίνι λεωφορείο στο αεροδρόμιο της πόλης του και στη συνέχεια επιβιβάστηκε σε αεροπλάνο με προορισμό το Παρίσι. Αποβιβάστηκε από το αεροπλάνο και με λεωφορείο οδηγήθηκε στο ξενοδοχείο του και στη συνέχεια στο Μουσείο. Βρείτε αντιστοιχίες του ταξιδιού του τουρίστα με τη διαδικασία ενθυλάκωσης/ αποθυλάκωσης της στρωματοποιημένης αρχιτεκτονικής των δικτύων. [ 18 ]

Ερωτήσεις - Ασκήσεις Κεφαλαίου 1. Σχεδιάστε το μοντέλο της στρωματοποιημένης αρχιτεκτονικής δικτύου του OSI και του TCP/IP δείχνοντας την αντιστοιχία των στρωμάτων-επιπέδων τους. 2. Αναφέρετε δυο πλεονεκτήματα της στρωματοποιημένης αρχιτεκτονικής και σχολιάστε ένα από αυτά. 3. Απαντήστε μονολεκτικά ή με λίγες λέξεις στα παρακάτω: i. Τι προσφέρει ένα επίπεδο στο ανώτερό του και μέσω ποιού μηχανισμού; Πώς συνομιλεί με το απέναντι ομότιμό του επίπεδο; ii. Ποιο επίπεδο είναι υπεύθυνο για τη δρομολόγηση των δεδομένων και την επικοινωνία από υπολογιστή σε υπολογιστή; iii. Ποιο επίπεδο παρέχει από άκρο σε άκρο επικοινωνία μεταξύ προγραμμάτων ή διεργασιών; 4. Περιγράψτε τη διαδικασία της ενθυλάκωσης. 5. Απαντήστε μονολεκτικά ή με λίγες λέξεις στα παρακάτω: i. Σε ποιο επίπεδο, κατά τη διαδικασία της ενθυλάκωσης, προστίθεται πληροφορία στο τέλος του πακέτου εκτός από την επικεφαλίδα στην αρχή; ii. Η επικεφαλίδα του πακέτου του επιπέδου δικτύου συμπεριλαμβάνεται στην επικεφαλίδα ή στα δεδομένα-φορτίο του πλαισίου (του επιπέδου ζεύξης δεδομένων); 6. Τι είναι αρχιτεκτονική ενός δικτύου; 7. Το επίπεδο διαδικτύου είναι πολύ σημαντικό για τη διασύνδεση δικτύων. Αναπτύξτε σε λίγες γραμμές τα επιχειρήματά σας ώστε να υποστηρίξετε την άποψη αυτή. Άσκηση (Σε Εργαστηριακό Περιβάλλον) Για να μπορούν να συνδεθούν δυο ή περισσότεροι υπολογιστές σε δίκτυο ώστε να είναι δυνατόν να ανταλλάσσουν δεδομένα και να προσφέρουν ή να δέχονται διάφορες υπηρεσίες (κοινόχρηστο αποθηκευτικό χώρο, πρόσβαση στο Διαδίκτυο κτλ) θα πρέπει να είναι εξοπλισμένοι: με τον κατάλληλο προσαρμογέα - ελεγκτή (κάρτα) δικτύου (NIC-Network Interface Controller) συνοδευόμενο από οδηγό (πρόγραμμα οδήγησης συσκευής) για το χρησιμοποιούμενο λειτουργικό σύστημα. Κάθε θύρα εισόδου/εξόδου η οποία δίνει σ' έναν υπολογιστή τη δυνατότητα διασύνδεσης σε δίκτυο χαρακτηρίζεται ως δικτυακή διεπαφή (Network Interface). το κατάλληλο λογισμικό δικτύου που θα επιτρέψει την δρομολόγηση των δεδομένων και αποκατάσταση της επικοινωνίας μεταξύ των εμπλεκομένων ανταποκριτών τα κατάλληλα προγράμματα-εφαρμογές που θα προσφέρουν από τη μια μεριά και θα δεχθούν από την άλλη την παρεχόμενη υπηρεσία. π.χ. ένας εξυπηρετητής του παγκόσμιου ιστού (web server) όπως ο Apache και ένας φυλλομετρητής/πλοηγός (web browser) όπως ο Mozilla Firefox από την άλλη. Επιπλέον, για την υλοποίηση του δικτύου απαιτούνται καλώδια, σύνδεσμοι (connectors), συσκευές ένωσης, τερματισμού και διασύνδεσης των καλωδίων και άλλο συναφές υλικό. Με βάση τη Δραστηριότητα 1-i στην τάξη, στο εργαστήριο πληροφορικής, εντοπίστε και κατονομάσετε υλικό και λογισμικό σχετικό με τα δίκτυα. Κατόπιν, προσπαθήστε να το κατατάξετε στο επίπεδο που ανήκει, αναφερόμενοι είτε στο μοντέλο του OSI είτε σε αυτό του TCP/IP. Αιτιολογήστε την απόφασή σας με βάση αυτά που γνωρίζετε. [ 19 ]

Βιβλιογραφία Αλεξόπουλος, Α., & Λαγογιάννης, Γ. (2012). Τηλεπικοινωνίες και Δίκτυα Υπολογιστών, (8η έκδ.). Αθήνα. Αρβανίτης, Κ., Κολυβάς, Γ., & Ούτσιος, Σ. (2001). Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών (1η έκδ.). Αθήνα: ΟΕΔΒ. Comer, D. E. (2001). Διαδίκτυα με TCP/IP αρχές, πρωτόκολλα και αρχιτεντονικές, (4η έκδ., Τ. 1). Αθήνα: Κλειδάριθμος. Hunt, C. (1998). TCP/IP Network Administration (2nd έκδ.). Sebastopol, CA: O Reilly & Associates. Tanenbaum, A. S. (2000). Δίκτυα Υπολογιστών (3η έκδ.). Αθήνα: Εκδόσεις Παπασωτηρίου. [ 20 ]

Εισαγωγή Κεφάλαιο 2ο ΤΟΠΙΚΑ ΔΙΚΤΥΑ - ΕΠΙΠΕΔΟ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ ΔΙΚΤΥΟΥ (TCP/IP) Το επίπεδο πρόσβασης δικτύου για την τεχνολογία TCP/IP, καθώς και το φυσικό επίπεδο και επίπεδο σύνδεσης δεδομένων για το μοντέλο OSI, είναι τα κατώτερα επίπεδα στην δικτυακή επικοινωνία. Σε αυτό το κεφάλαιο θα μελετηθούν οι τρόποι πρόσβασης στο φυσικό μέσο, οι τοπολογίες δικτύων, τα φυσικά μέσα μετάδοσης που χρησιμοποιούνται, οι τρόποι μετάδοσης δεδομένων, καθώς και τεχνολογίες και πρότυπα που βασίζονται στα προαναφερόμενα κατώτερα επίπεδα επικοινωνίας. Διδακτικοί Στόχοι Με την ολοκλήρωση του 2ου κεφαλαίου οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να: περιγράφουν την έννοια του τοπικού δικτύου κατατάσσουν ένα δίκτυο ως τοπικό, με κριτήριο τον στενό γεωγραφικό χώρο, ή το ενιαίο πεδίο συγκρούσεων (collision domain) - κοινό χώρο εκπομπής (broadcast) διακρίνουν τις διάφορες τεχνικές προσπέλασης στο μέσο και πότε η μετάδοση είναι βασικής ή ευρείας ζώνης απαριθμούν τις βασικές τεχνικές προσπέλασης στο μέσο απαριθμούν τα διαφορετικά μέσα μετάδοσης και να μπορούν να επιλέγουν το εκάστοτε διαθέσιμο και κατάλληλο για την εφαρμογή που χρησιμοποιούν περιγράφουν τα βασικά χαρακτηριστικά των διαφόρων φυσικών μέσων, υλικού τερματισμού (καλώδια- συνδετήρες) και τις βασικές απαιτήσεις χειρισμού τους μπορούν να επιλέγουν, αιτιολογημένα, τον καταλληλότερο για την εφαρμογή που χρησιμοποιούν, ελεγκτή (κάρτα) δικτύου (NIC) με βάση τα χαρακτηριστικά του από το φύλλο δεδομένων του (datasheet) εντοπίζουν μια διεύθυνση MAC και να προσδιορίζουν τον κατασκευαστή του υλικού απ' αυτήν εντοπίζουν τα πλαίσια Ethernet και τα διάφορα πεδία τους σε έναν αναλυτή πρωτοκόλλου ή σε ένα λογισμικό καταγραφής δικτυακής κίνησης Διδακτικές Ενότητες 2.1 Φυσικό επίπεδο - Επίπεδο Σύνδεσης (ζεύξης) Δεδομένων (μοντέλο OSI). 2.2 Η πρόσβαση στο μέσο. 2.3 Μετάδοση Βασικής και Ευρείας ζώνης. 2.4 Δίκτυα ETHERNET (10/100/1000Mbps). 2.5 Ασύρματα Δίκτυα. 2.6 Τεχνολογία Ασύγχρονου Τρόπου Μεταφοράς Δεδομένων (Asynchronous Transfer Mode, ATM). 2.7 Πρωτόκολλο Σύνδεσης Σημείου προς Σημείο (PPP). 2.1 Φυσικό επίπεδο - Επίπεδο Σύνδεσης (ζεύξης) Δεδομένων (μοντέλο OSI) Όπως έχουμε ήδη αναφέρει, το χαμηλότερο επίπεδο του μοντέλου OSI είναι το φυσικό επίπεδο. Αυτό το επίπεδο είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση bits μέσα από το τηλεπικοινωνιακό κανάλι, το οποίο μπορεί να είναι ένα ενσύρματο μέσο ή και μία [ 21 ]

ασύρματη ζεύξη. Έτσι, το φυσικό επίπεδο καθορίζει τα ηλεκτρικά και μηχανικά χαρακτηριστικά της σύνδεσης του σταθμού με το μέσο μετάδοσης. Αν, για παράδειγμα, χρησιμοποιείται καλώδιο ως μέσο μετάδοσης, οι προδιαγραφές του φυσικού επιπέδου καθορίζουν πόσους ακροδέκτες έχει ο συνδετήρας, το ρόλο του κάθε ακροδέκτη, τις διαστάσεις του, τις ανοχές κάθε διάστασης κ.ά. Στο επίπεδο αυτό καθορίζεται ο τρόπος αναπαράστασης των bits, 0 και 1, η διάρκεια κάθε bit, η αρχή και το τέλος της μετάδοσης, καθώς και το αν η μετάδοση μπορεί να γίνεται προς τη μία κατεύθυνση ή και τις δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα. Το φυσικό επίπεδο δεν το απασχολεί καθόλου αν μεταφέρει bytes των 8 bits ή χαρακτήρες ASCII των 7 bits. To δεύτερο επίπεδο του μοντέλου OSI είναι το επίπεδο σύνδεσης (ζεύξης) δεδομένων (Data link layer). To επίπεδο αυτό έχει σκοπό να κάνει αξιόπιστη τη φυσική γραμμή σύνδεσης μεταξύ δύο σταθμών. Από τα πακέτα του παραπάνω επιπέδου (επιπέδου δικτύου του μοντέλου OSI) φτιάχνει πλαίσια δεδομένων (data frames). Ορίζει που αρχίζει και που τελειώνει κάθε πλαίσιο, προσθέτοντας την κατάλληλη επικεφαλίδα (header) και ουρά (trailer), ανιχνεύει τα σφάλματα μετάδοσης, επιδιορθώνει τα αλλοιωμένα δεδομένα ή ζητά την επανεκπομπή τους. Ακόμα, ελέγχει το πότε μπορεί να δεσμεύσει το φυσικό μέσο για την αποστολή των πλαισίων, ώστε να μη γίνει ταυτόχρονη εκπομπή με άλλο σταθμό και τέλος, μεταβάλλει κατά περίπτωση τη ροή των πλαισίων ανάλογα με τους ρυθμούς που μπορεί να δεχτεί ο σταθμός παραλήπτης. Όπως γνωρίζουμε, τα δύο χαμηλότερα επίπεδα στο μοντέλο OSI, δηλαδή το φυσικό επίπεδο και το επίπεδο σύνδεσης (ζεύξης) δεδομένων, αντιστοιχούν στο 1 ο επίπεδο του προτύπου TCP/IP, δηλαδή στο επίπεδο πρόσβασης δικτύου. Σχήμα 2.1.α: Μοντέλα OSI και TCP/IP. (Πηγή: Αρβανίτης, Κ., Κολυβάς, Γ., & Ούτσιος, Σ. (2001). Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών) Το επίπεδο πρόσβασης δικτύου του προτύπου TCP/IP, παρέχει την πρόσβαση στο φυσικό μέσο, στο οποίο μεταδίδεται η πληροφορία με τη μορφή πακέτων και αντιπροσωπεύει το χαμηλότερο λογικό επίπεδο λειτουργικότητας, που απαιτείται από ένα δίκτυο. Το επίπεδο αυτό περιλαμβάνει τα στοιχεία των φυσικών συνδέσεων, όπως: καλώδια, αναμεταδότες, κάρτες δικτύου, πρωτόκολλα πρόσβασης τοπικών δικτύων και προσφέρει τις υπηρεσίες του στο ανώτερο επίπεδο, το επίπεδο δικτύου. Στην τεχνολογία TCP/IP, τα χαμηλότερα επίπεδα του επιπέδου δικτύου δεν προδιαγράφονται και έτσι αυτά μπορούν να ακολουθούν τελείως διαφορετικές τεχνολογίες. [ 22 ]

2.2 Η πρόσβαση στο μέσο Σε όλα τα δίκτυα υπάρχουν περισσότεροι από έναν υπολογιστές, οι οποίοι αναγκάζονται να μοιράζονται το ίδιο μέσο μεταφοράς δεδομένων (π.χ. καλώδιο). Έτσι, αν δυο υπολογιστές προσπαθούσαν ταυτόχρονα να εισάγουν δεδομένα στο καλώδιο, τα πακέτα του ενός υπολογιστή θα συγκρούονταν με τα πακέτα του άλλου, με αποτέλεσμα την καταστροφή του συνόλου των πακέτων που προέρχονται και από τους δυο υπολογιστές. Συμπερασματικά, αν πρόκειται να γίνει αποστολή δεδομένων μέσω του δικτύου, πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος ώστε να πληρούνται οι παρακάτω προϋποθέσεις: Εισαγωγή των δεδομένων στο καλώδιο χωρίς να γίνει σύγκρουση με άλλα δεδομένα. Να λάβει τα δεδομένα ο αποδέκτης με σχετική εγγύηση ότι αυτά δεν έχουν καταστραφεί σε σύγκρουση δεδομένων (data collision) κατά τη μετάδοση. Το σύνολο των κανόνων που καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο τα δεδομένα εισάγονται στο καλώδιο, ονομάζεται μέθοδος προσπέλασης (access method). Οι μέθοδοι προσπέλασης πρέπει να είναι σύμφωνες ως προς τον τρόπο με τον οποίο χειρίζονται τα δεδομένα. Αν διαφορετικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν διαφορετικές μεθόδους προσπέλασης, τότε το δίκτυο θα αποτύχει, γιατί κάποιες μέθοδοι θα κυριαρχήσουν στο καλώδιο. Γενικά, οι μέθοδοι προσπέλασης εμποδίζουν την ταυτόχρονη εισαγωγή δεδομένων στο μέσο μεταφοράς. Έτσι, εξασφαλίζοντας το γεγονός ότι μόνο ένας υπολογιστής τη φορά θα μπορεί να στείλει δεδομένα, οι μέθοδοι προσπέλασης κρατούν οργανωμένες τις διαδικασίες αποστολής και λήψης δεδομένων δικτύου. Υπάρχουν τρείς τρόποι για την αποφυγή ταυτόχρονης χρήσης του μέσου μεταφοράς: Μέθοδοι Carrier-sense multiple access (ακρόαση φέροντος πολλαπλής πρόσβασης) o Mε ανίχνευση σύγκρουσης (collision detection) o Με αποφυγή σύγκρουσης (collision avoidance) Μέθοδος token passing (πέρασμα κουπονιού) που δίνει δυνατότητα για μεμονωμένη αποστολή δεδομένων Μέθοδος απαίτησης προτεραιότητας (Πηγή: users.auth.gr/~spetrido/csmacd.doc) Πρότυπα Τοπικών Δικτύων Διάφορες εταιρείες είχαν αναπτύξει τις σημαντικότερες τοπολογίες τοπικών δικτύων. Επίσης, είχαν αναπτύξει και τα πρωτόκολλα, που θα χρησιμοποιούσαν οι σταθμοί εργασίας, προκειμένου να συμμετάσχουν σε τοπικό δίκτυο. Ήταν, όμως, εμφανής η έλλειψη τυποποίησης, προκειμένου να μπορούν να επικοινωνήσουν σταθμοί εργασίας από διαφορετικούς κατασκευαστές. Η τυποποίηση των τοπικών δικτύων άρχισε με τη συνδρομή τόσο του Ινστιτούτου Ηλεκτρολόγων και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE) όσο και της Ευρωπαϊκής Ένωσης Κατασκευαστών Υπολογιστών (European Computer Manufacturing Association, ECMA) οι οποίοι συμφώνησαν να ακολουθήσουν το μοντέλο OSI. Όπως έχουμε ήδη αναφέρει, η ανταλλαγή μηνυμάτων και η επικοινωνία των σταθμών εργασίας μέσω δικτύου έχει αναλυθεί σε επτά επίπεδα με βάση το μοντέλο OSI. Τα δύο κατώτερα επίπεδα είναι το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων και το φυσικό επίπεδο. Τα δύο αυτά επίπεδα καθορίζουν τον τύπο του δικτύου και το πρωτόκολλο επικοινωνίας. Η υλοποίηση των δύο αυτών επιπέδων γίνεται από συνδυασμό υλικού και λογισμικού. Ο οργανισμός ΙΕΕΕ δημιούργησε επιτροπή, που είναι γνωστή σαν επιτροπή 802, με έργο τον καθορισμό προτύπων για τα τοπικά (LAN) και μητροπολιτικά (MAN) δίκτυα υπολογιστών. Τα μητροπολιτικά δίκτυα υπολογιστών έχουν χαρακτηριστικά, που βρίσκονται μεταξύ των [ 23 ]

χαρακτηριστικών των τοπικών και των ευρέων δικτύων (παραδείγματα MAN είναι δίκτυα, που καλύπτουν μια πόλη). Το έργο της επιτροπής χωρίσθηκε αρχικά σε 6 υποεπιτροπές και η καθεμία εστιάσθηκε στην ανάπτυξη επιμέρους προτύπων για τους διαφορετικούς τύπους δικτύων. Στη συνέχεια, δημιουργήθηκαν και άλλες υποεπιτροπές. Τα αποτελέσματα της κάθε υποεπιτροπής είναι γνωστά ως ΙΕΕΕ 802.χ όπου χ ο αριθμός της υποεπιτροπής που έβγαλε το αποτέλεσμα. Με βάση το έργο της επιτροπής 802, το δεύτερο επίπεδο του μοντέλου OSI χωρίσθηκε σε δύο υποεπίπεδα: στο υποεπίπεδο Ελέγχου Λογικής Σύνδεσης της γραμμής (Logical Link Control, LLC) και στο υποεπίπεδο Ελέγχου Πρόσβασης στο Μέσο (Medium Access Control, MAC). Σχήμα 2.2.α: Σχέση μοντέλων αναφοράς OSI και IEEE 8. (Πηγή: Αρβανίτης, Κ., Κολυβάς, Γ., & Ούτσιος, Σ. (2001). Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών) Το υποεπίπεδο Ελέγχου Λογικής Σύνδεσης περιγράφεται από το πρότυπο IEEE 802.2. Τα πρότυπα IEEE 802.3,4 και 5 περιγράφουν τους διαφορετικούς τρόπους πρόσβασης στο μέσο. 2.2.1 Έλεγχος Λογικής Σύνδεσης (LLC - IEEE 802.2) Το πρότυπο IEEE 802.2 περιγράφει τις λειτουργίες του υποεπιπέδου LLC. Όπως έχουμε ήδη αναφέρει, το LLC είναι το ανώτερο υποεπίπεδο του επιπέδου σύνδεσης δεδομένων και είναι κοινό για τις διάφορες μεθόδους πρόσβασης στο μέσο, όπως αυτές ορίζονται από τα πρότυπα IEEE 802.3,4 και 5. Ο κύριος σκοπός του LLC είναι η παροχή υπηρεσιών στο επίπεδο δικτύου. Το επίπεδο δικτύου υποστηρίζεται από τα "Σημεία Πρόσβασης για Εξυπηρέτηση" (SAPs - Service Access Points), που παρέχει το υποεπίπεδο LLC. Το υποεπίπεδο LLC με τη σειρά του δέχεται υπηρεσίες από το κατώτερο του υποεπίπεδο ελέγχου πρόσβασης στο μέσο. Το υποεπίπεδο LLC μπορεί να παρέχει τις παρακάτω υπηρεσίες: Υπηρεσία χωρίς επιβεβαίωση και χωρίς σύνδεση (UnAcknowledged connectionless service) Στην περίπτωση αυτή ένας σταθμός εργασίας στέλνει πλαίσια στο σταθμό εργασίας του προορισμού χωρίς να περιμένει επιβεβαίωση λήψης. Επίσης δεν εγκαθίσταται προκαταβολικά σύνδεση μεταξύ των δύο σταθμών και ούτε, φυσικά, τερματίζεται η [ 24 ]

σύνδεση στο τέλος της επικοινωνίας. Εάν για διάφορους λόγους, όπως εξαιτίας θορύβου στο κανάλι επικοινωνίας, χαθεί κάποιο πλαίσιο, δεν γίνεται προσπάθεια επανάκτησής του. Η υπηρεσία αυτή προσφέρει τη μικρότερη καθυστέρηση στην επικοινωνία των σταθμών εργασίας και είναι κατάλληλη για επικοινωνία σε μέσα, που παρουσιάζουν χαμηλό ποσοστό λαθών και η επανάκτηση λανθασμένων δεδομένων γίνεται από υψηλότερα επίπεδα. Υπηρεσία με επιβεβαίωση λήψης χωρίς σύνδεση (Acknowledged connectionless service) Σε αυτή την υπηρεσία όπως και προηγουμένως, δεν εγκαθίσταται σύνδεση μεταξύ των σταθμών εργασίας πριν την έναρξη ανταλλαγής δεδομένων, αλλά για κάθε πλαίσιο που στέλνεται επιβεβαιώνεται η λήψη του από το σταθμό εργασίας του προορισμού. Η υπηρεσία αυτού του είδους κυρίως εφαρμόζεται, σε συνδέσεις τύπου σημείο προς σημείο (point to point). Υπηρεσία με σύνδεση (Connection oriented service) Είναι η πιο περίπλοκη υπηρεσία που μπορεί να παρέχει το υποεπίπεδο LLC. Ένας σταθμός εργασίας πριν αρχίσει την επικοινωνία με τον σταθμό εργασίας του προορισμού, πρέπει πρώτα να εγκαταστήσει με αυτόν ένα νοητό κύκλωμα. Επίσης γίνεται και επιβεβαίωση λήψης του κάθε πλαισίου που μεταδόθηκε. Στην υπηρεσία αυτή γίνεται επίσης και έλεγχος ροής των δεδομένων. O έλεγχος ροής αναφέρεται στο επίπεδο δικτύου. Η διαδικασία εγκατάστασης ενός νοητού κυκλώματος περιλαμβάνει τρία στάδια: την εγκατάσταση σύνδεσης, την μεταφορά δεδομένων και τον τερματισμό της σύνδεσης. Στην εγκατάσταση σύνδεσης οι δύο σταθμοί που πρόκειται να επικοινωνήσουν, ανταλλάσσουν κάποιες αρχικές τιμές για μεταβλητές και μετρητές που χρειάζονται για να παρακολουθήσουν την μετάδοση των πλαισίων. Στη φάση μεταφοράς δεδομένων μεταδίδονται τα πλαίσια και επιβεβαιώνεται η λήψη τους. Στη φάση τερματισμού της σύνδεσης απελευθερώνονται οι μεταβλητές και μετρητές και γενικά ότι μέσα χρησιμοποιήθηκαν για τη επίτευξη της επικοινωνίας. (Πηγή: Αρβανίτης, Κ., Κολυβάς, Γ., & Ούτσιος, Σ. (2001). Τεχνολογία Δικτύων Επικοινωνιών) 2.2.2 Πρωτόκολλο CSMA/CD (IEEE802.3) Πρότυπο πρόσβασης στο μέσο ΙΕΕΕ 802.3 Το πρότυπο ΙΕΕΕ 802.3 περιγράφει το πρωτόκολλο ελέγχου πρόσβασης στο φυσικό μέσο, για τοπικό δίκτυο υπολογιστών τοπολογίας αρτηρίας. Το πρότυπο ΙΕΕΕ 802.3 καλύπτει τα πρωτόκολλα του φυσικού επιπέδου και του υποεπιπέδου MAC. Έτσι με το πρότυπο ΙΕΕΕ 802.3 καθορίζονται οι υπηρεσίες που προσφέρει το υποεπίπεδο MAC προς το υποεπίπεδο LLC που είδαμε στην προηγούμενη παράγραφο. Επίσης καθορίζεται ο τρόπος πρόσβασης του υποεπιπέδου MAC στο φυσικό μέσο. Ο τρόπος πρόσβασης στο μέσο, που χρησιμοποιείται στο πρότυπο ΙΕΕΕ 802.3, είναι γνωστός ως μέθοδος "Πολλαπλής Προσπέλασης με Ακρόαση Φέροντος και Ανίχνευση Συγκρούσεων" (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - CSMA/CD). Τέλος καθορίζονται τα σήματα σηματοδοσίας και οι τρόποι σύνδεσης στο φυσικό μέσο. Επειδή οι τρόποι σύνδεσης με το φυσικό μέσο ποικίλουν αναλόγως με την επιλογή του φυσικού μέσου, υπάρχουν εναλλακτικά πρότυπα που θα τα παρουσιάσουμε παρακάτω. Στη συνέχεια θα περιγράψουμε τα χαρακτηριστικά της μεθόδου CSMA/CD. [ 25 ]